Geum.ru

Справочное пособие Под редакцией проф. Г. Н. Масленниковой Издательство тпу 2009

Вид материалаДокументы
Таблица 3.47. Химический состав каолинов Киембаевского месторождения
3.2. Щелочные каолины Урала
Подобный материал:
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   46

Таблица 3.47. Химический состав каолинов Киембаевского месторождения





Наименование

проб
Содержание оксидов в пересчете на сухое вещество, %

SiO2
Al2O3
Fe2O3
TiO2
CaO
MgO
R2O
SO3
ППП

Пр. 7-1
67,58
21,46
2,01
0,70
0,55
0,56
нет
0,08
6,58

Пр. 7-2
67,27
21,55
2,01
0,70
0,35
0,50
нет
0,06
7,14

Пр. 22-1
65,21
22,98
1,51
0,80
0,43
0,23
нет
0,07
8,93

Пр. 22-2
65,56
22,87
1,31
0,80
0,35
0,22
нет
0,08
8,44

Пр. 27-1
70,58
19,11
1,41
0,80
0,55
0,49
нет
0,08
6,68

Пр. 27-2
74,90
15,89
1,51
0,70
0,43
0,32
нет
0,06
6,02

Пр. 58
58,76
27,33
1,21
0,91
0,86
0,31
нет
0,10
10,32

Пр. 77
69,15
21,13
1,50
0,90
0,43
0,58
нет
0,08
5,81

Пр. 7-1-1
65,55
22,60
1,61
0,57
0,26
0,33
0,46
0,05
8,10

Пр.7-1-2
64,26
22,89
1,29
0,81
0,26
0,33
0,39
0,05
8,22

Пр. Е (валовая)
63,4
24,5
1,42
--
0,40
1,18
0,72
--
8,8



3.2. Щелочные каолины Урала

Щелочные микроклинсодержащие или микроклиновые каолины давно разрабатываются за рубежом. В литературе имеются описания отдельных месторождений, особенно германских, однако сводной работы по этим образованиям до сих пор не опубликовано. Лишь в последние годы появился ряд статей, где дается характеристика выявленных месторождений. Серицитосодержащие щелочные каолины описаны в технической литературе недостаточно детально, что, по-видимому, скорее можно объяснить «непривычностью» этого полезного ископаемого, чем редкостью его месторождений.

Итак, под щелочными каолинами следует понимать глинистые образования экзогенного, экзогенно-осадочного или гидротермального происхождения, основная часть которых, кроме обычных для нормальных бесщелочных каолинов кварца и каолинита, представлена микроклином или серицитом. Необходимо подчеркнуть, что микроклинсодержащие каолины практически всегда в подчиненном количестве содержат серицит.

Растущие потребности керамической промышленности России в высоко-калиевом полевошпатовом сырье не могут быть удовлетворены за счет разведанных месторождений. При поисках новых перспективных источников сырья особое внимание исследователей привлекают нижние горизонты кор выветривания пород, содержащих калиевые полевые шпаты (нормальные и щелочные граниты, их эффузивные аналоги, мигматиты, аркозы и др.). По существу, это один из самых перспективных промышленно-генетических типов месторождений высококалиевого полевошпатового сырья.

Основные породообразующие минералы щелочных каолинов – кварц (от 35 до 50%), каолинит (от 20 до 40%), микроклин (от 10–15 до 25–30%). В небольших количествах (3–10%) в породе встречаются гидробиотит и серицит – основные носители железа в щелочных каолинах. Из других минералов характерны карбонаты и альбит (не более 2%).

Требования промышленности к качеству щелочных каолинов пока детально не разработаны. Предполагается, что в сырце содержание щелочей должно быть не менее 3,5% при калиевом модуле не ниже 4%; количество микроклина – не менее 20%, он должен находиться в породе в виде мономинеральных зерен (без вростков кварца); содержание железа в пересчете на полуторные оксиды – не более 0,6%, содержание оксидов железа и титана, входящих в состав микроклина – не более 0,25%; количество кальция должно быть минимальным.

В последние годы поиски щелочных каолинов проведены на Среднем и Южном Урале. На Среднем Урале обследованы Верхне-Исетская интрузия, Соколовский, Трифоновский и Рефтинский массивы. На Южном Урале изучены Бердяушская, Челябинская, Варламовская, и др. интрузии; Султаевский и Велико-Петровский массивы. В результате проведенных поисковых работ, охвативших весьма ограниченные площади, выявлен ряд участков щелочных каолинов: Кременкульский, Красное поле (Челябинская интрузия), Варламовский и Рефтинский (на одноименных массивах). Общие недостатки выявленных участков – ограниченные запасы, малые мощности продуктивной толщи, непостоянство условий залегания и вещественного состава, относительно низкий (10–20%) выход микроклинового продукта.

Кроме поисков щелочных каолинов целесообразно провести доизучение известных месторождений: Чекмакульского, Журавлиный лог, Михайловского, Чуксинского. Для сырья всех этих объектов характерно довольно большое содержание песчаной составляющей, в которой одним из основных компонентов отмечен белый микроклин. Месторождение Журавлиный лог представлено покровной залежью каолинов площадью 0,25 км2, развитых по гнейсо-гранитам; мощность толщи 3,5–30,5 м (средняя 18 м). Содержание щелочей в белой разновидности каолина-сырца в среднем составляет 3,13%. Песчаная фракция (выход 46,9%) состоит из кварца, микроклина и слюды. Интерес представляет также и Кыштымское месторождение, точнее участок, кора выветривания на котором развита по гранито-гнейсам.

Следует дать оценку качества сырья таких проявлений каолинов, как Уктусское и Нюксинское (Свердловская область), Юльевское, Котлик, Неплюевское и Летние хутора (Челябинская область).

В Оренбургской области известны месторождения элювиальных каолинов, среди которых отмечены щелочные (микроклиновые); содержание щелочей достигает 5,0% при большом количестве окрашивающих оксидов (0,93–2,33%). Значительная часть каолинов Домбаровского месторождения, развитых по гранитам и гранито-гнейсам, по-видимому, также относится к щелочной разности. На востоке области выявлено около 50 месторождений и проявлений каолинов, связанных с корой выветривания интрузивных и эффузивных пород кислого состава; щелочные каолины не отмечены, но, безусловно, имеются.

На юге Зауралья, в северной части Кошенсайского гранитного массива отдельными скважинами подсечена мощная (30–60 м) каолиновая кора выветривания; нормальные каолины имеют мощность 8–34 м, сырец содержит 1,4–4,2% оксида калия.

Для выявления щелочных каолинов перспективны также Верхне-Ушкотинская гранитная интрузия, характеризующаяся широким развитием мощной (10–40 м) коры выветривания и северная часть Джарбутакского гранитного массива. Из известных проявлений заслуживают внимания Киембаевское 1 и 2, Шильдинское 1 и 2, Лиманское и Подольское, каолины которых развиты по гранитам.

Еленинское месторождение приурочено к коре выветривания микроклиновых гранитов Джабык – Карагайского массива. Щелочной каолин, содержащий 2–3% оксида калия, обнаружен разведочными работами в 1958/59 г.г., но его залегание не было уточнено при подсчете запасов.


Полетаевское месторождение приурочено к коре выветривания порфировидных биотитовых и лейкократовых средне- и мелкозернистых гранитов Челябинского массива, пронизанных кварцевыми и аплит- пегматитовыми жилами. В процессе разведки выделено 29 отдельных залежей каолинов, наиболее крупные имеют 0,4–0,7 км в длину, 0,1–0,7 км в ширину. Мощность залежей колеблется от 0,4 до 31 м. Щелочные каолины в подсчет запасов не включены, щелочное сырье не изучено.

Актуальной задачей для Урала является создание промышленных запасов щелочных каолинов, которые здесь почти не изучены. Первоочередным объектом исследования должно явиться месторождение каолинов «Журавлиный лог», которое необходимо переобследовать. Все каолиновые залежи, связанные с корой выветривания микроклиновых гранитов Восточно-Уральского поднятия, являются потенциально перспективными на щелочные каолины.


3.3. Галлуазит


Среди глинистых материалов особенно замечателен галлуазит. За последнее время к нему значительно возрос интерес. По мере развития исследовательских работ случаи нахождения галлуазитовых глин все более множатся. Это объясняется тем, что некоторые технологические особенности глин, используемых в промышленности, особенно уральских и сибирских месторождений, связываются с присутствием в них галлуазита.

Галлуазит Al2O32SiO22H2O2H2O – глинистый минерал. По химическому составу близок к каолиниту, но содержит несколько больше воды (четыре молекулы). Половина количества воды представлена в минерале в виде гидроксила, остальная – в виде молекулы воды (H2O). При этом вода между слоями не является жидкостью, так как молекулы ее находятся в фиксированном положении, как в структуре льда. Количество молекулярной воды непостоянно (меньше, чем 4H2O); в зависимости от чего колеблется содержание и остальных компонентов. Кроме того, для галлуазита характерны изменяющиеся и расстояния между слоями воды, причем молекулы воды в слоях связаны посредством гидроксилов. Связь двух добавочных молекул воды с силикатными слоями настолько слаба, что эти связи разрываются уже при 50ºС. Силы связи очень слабы вследствие полного насыщения всех возможных химических валентностей. Поэтому легко представить, что две добавочные молекулы воды не входят в структуру силиката, а также понять, как осуществляется переход к метегаллуазиту (Al2O32SiO22H2O). Между слоями гидроксидов кремния и алюминия имеется непосредственная связь, почти равная связи в каолините.

Галлуазит отличается от других каолинитовых минералов тем, что он существует в виде трубчатых индивидов.Длина этих трубочек иногда достигает 1–2 мкм, но чаще их размер не превышает 1 мкм. Предполагают, что трубчатый габитус галлуазита обусловлен натяжениями, возникающими вследствие несоответствия размеров кремнекислородных и алюмокислородных слоев. Образованию трубчатых форм у кристаллов других каолинитовых минералов, по-видимому, препятствует наличие водородных связей и, следовательно, большая толщина пластинок.

Галлуазит в естественном виде состоит из частично дегидратированных кристаллов трубчатой формы размером 0,5–1,0 мкм и большого количества обломков кристаллов, утративших эту форму. Кристаллической решетке галлуазита, также как и каолинита, не свойственны замещения.

Различают два типа галлуазита: один – белый или светлоокрашенный, пористый и рыхлый, почти пушистый, и другой – плотный, фарфороподобный, белого, светло-желтого и рыжего цвета, часто бывает окружен землистой, хрупкой, нередко окрашенной оксидами железа в бурый цвет коркой метагаллуазита, а также коричневый от оксидов железа (железистый галлуазит). Галлуазит, в котором 6–8 % и больше Al2O3 замещены Fe2O3 относят к феррогаллуазиту  Al2O3 (Fe2O3)  2SiO22H2O

У свежих фарфоровидных разностей галлуазита блеск восковой, у рыхлых, пористых – матовый. Твердость у галлуазита низкая. У рыхлых и пористых – 1–2, у плотных и твердых разностей до 3. Галлуазит хрупок. Легко полируется при трении ногтем. Рыхлые разновидности на ощупь часто талькоподобные. Плотные разности по высыхании на воздухе растрескиваются, распадаясь на мелкие угловатые обломки с плоскораковистым изломом (явление, весьма характерное для всех минералов группы галлуазита). Рыхлые разности галлуазита по внешним признакам неотличимы от таких же разностей каолинита. Практически у них аналогичны и кривые нагревания. Однако, существенно отличаются от каолинита оптическими константами, а также по поведению кривых обезвоживания, особенно в начальный период.

Установлено, что при нагревании галлуазит два раза отдает воду. Первая потеря воды происходит при температуре 50–100оС. Эта потеря воды составляет для воздушно-сухого галлуазита состава Al2O32SiO22H2O2H2O две молекулы воды и новое вещество имеет состав Al2O32SiO22H2O. Вещество это имеет заметно повышенный показатель преломления против первоначального галлуазита и одновременно отличается от последнего также строением своей кристаллической решетки. Хотя химически обезвоженный галлуазит соответствует формуле каолинита, но кристаллическая решетка его отличается от таковой каолинита, почему и рассматривают его как новый минерал и называют метагаллуазитом. Вода, выделяющаяся при 50оС, не является адсорбционной, а входит в решетку галлуазита; метагаллуазит выделенную воду снова не поглощает. Обратный переход не может быть осуществлен посредством гидратации, так как гидроксильные связи ионов кислорода в каолиноподобных слоях метагаллуазита прочнее, чем водные связи водного слоя.

Наружная корка вокруг галлуазита связана с частичным обезвоживанием его в результате выветривания.

Остальные две части воды остаются при обезвоживании в решетке галлуазита.

При нагревании до 400оС характерные свойства галлуазита сохраняются. В этом случае уменьшаются расстояния по базису до соответствующих каолиниту.

Очень сильный эндотермический эффект фиксируется при удалении конституционной воды (выхода последних двух молекул воды), минимум которого приходится на 550–600оС и происходит разрушение кристаллической решетки галлуазита.

Первый острый значительный экзотермический эффет (990–1100оС), связан, по-видимому, с образованием муллита. Второй экзотермический эффект (1175–1210оС) связан, возможно, с переходом остатков аморфного кремнезема (от распада галлуазита) в кристобалит.

Термограмма напоминает термограмму каолинита, но отличается от нее эндотермикой при 50–100оС.

При исследовании изменений в галлуазитах Урала при награвании было установлено следующее.

1. Кривые обезвоживания галлуазита Журавлинского месторождения (Пермская область) показывают, что до 400–430оС происходит постепенная потеря воды, затем ход кривых резко изменяется, вода убывает быстро, приблизительно до 500оС, после чего кривая резко выполаживается.

2. Кривые нагревания Айдырлинского (Оренбургская область) образца показали типичную каолинитовую эндотермическую остановку при 950–990оС. Галлуазитовая остановка находится в пределах 70–100оС.

Кривые обезвоживания айдырлинского галлуазита можно разделить на четыре отрезка (табл. 3.48).